CN102632114A - 一种具有非等厚锁扣的冷弯钢板桩的成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有非等厚锁扣的冷弯钢板桩的成型方法，利用感应加热设备将平板板料两边边部加热至500～900℃，形成塑性良好的成型区域；利用侧面挤压辊对板料边部进行逐道次的挤压，使边部材料沿厚度方向流动，进而成型为所需的非等厚过渡板料；利用成型辊将非等厚过渡板料轧制为具有目标截面的非等厚板料；通过后续的成型道次将具有非等厚锁扣的板料冷弯成具有非等厚锁扣的钢板桩。本发明利用侧面挤压辊将材料边部挤压成非等厚锁扣，克服了传统的冷弯钢板桩各部位厚度相同，锁扣部位卡扣不严、无法止水等局限性。

Description

一种具有非等厚锁扣的冷弯钢板桩的成型方法
技术领域
本发明涉及钢板桩的成型方法，特别是一种具有非等厚锁扣的冷弯钢板桩的局部热辊压成型方法。
背景技术
目前我国的钢板桩年消耗量保持在3万吨左右，仅占全球的1％，而且仅限于一些港口、码头、船厂建设等永久性工程和建桥围堰、基坑支护等临时性工程。
钢板桩产品按生产工艺划分有冷弯薄壁钢板桩和热轧钢板桩两种类型。在工程建设中，冷弯钢板桩应用范围较狭窄，大都作为应用的材料补充，热轧钢板桩一直是工程应用的主导产品。
冷弯钢板桩是由冷弯机组连续辊压成形，且侧面锁扣可连续性搭接以形成一种板桩墙的钢结构体。传统的冷弯钢板桩采用较薄的板材(常用厚度为8mm～14mm)，以冷弯成型机组加工而成。其生产成本较低而价格便宜，定尺控制也更灵活。但因加工方式简陋，桩体各部位厚度相同，截面尺寸无法优化导致联接处卡扣不严、无法止水；受冷弯加工设备能力制约，只能生产钢种强度级别低、厚度较单薄的产品；且冷弯加工过程中产生的应力较大，桩体使用中易产生撕裂，应用具有较大的局限性。所以，在工程建设中，传统的冷弯钢板桩应用范围较狭窄，大都只是作为应用的材料补充。
但是，冷弯钢板桩仍具有其优点：可根据工程实际情况，选取经济、合理的截面，实现工程设计上的最优化，比同性能热轧钢板桩节省材料10～15％，极大的降低了施工成本。
发明内容
本发明所要解决的关键技术问题是，克服传统冷弯技术在成型高强度钢板桩时的局限性，对平板板料的局部进行加热使其达到一定温度，然后在冷弯成型设备中将平板板料逐道次成型为带有非等厚锁扣的钢板桩。
本发明的技术方案为：本发明提供一种具有非等厚锁扣的冷弯钢板桩的成型方法，该方法包括如下步骤：
(1)利用感应加热设备将平板板料两边边部加热至500～900℃，形成塑性良好的成型区域；
(2)利用侧面挤压辊对板料边部进行逐道次的挤压，使边部材料沿厚度方向流动，进而成型为所需的非等厚过渡板料，挤压道次中每道次的挤压增量为1～20mm，且每道次挤压增量的总和等于总挤压量；
(3)利用成型辊将非等厚过渡板料轧制为具有目标截面的非等厚板料；
(4)通过后续的成型道次将具有非等厚锁扣的板料冷弯成具有非等厚锁扣的钢板桩。
进一步地，在步骤(1)之前还包括将所述板料以进给速度v在轧辊中前进的步骤。
进一步地，所述感应加热设备为感应线圈。
进一步地，步骤(2)中可以通过调节侧面挤压辊后端的螺丝顶杠来使所述侧面挤压辊自由地前后移动。
进一步地，步骤(2)中分四个道次对板料进行挤压成型，每道次的进给量分别为8mm→5.5mm→4mm→2.5mm；或者分六个道次对板料进行挤压成型，每道次的进给量分别为5mm→4.5mm→4mm→3mm→2.5mm→1mm。
本发明还提供一种具有非等厚锁扣的冷弯钢板桩，采用如权利要求1-9之一的成型方法制成。
本发明和现有技术相比所具有的有益效果在于：
(1)本发明通过感应加热的方法将板料边部加热至高温，板料的塑性有了明显的提高。与传统的冷弯成型工艺相比，显著降低了板料的屈服点，减小材料的成形力，提高了材料的成型性能，一方面，扩大了选用材料的强度级别；另一方面，降低对设备的要求，延长设备的使用寿命，降低了成本；
(2)本发明在高温下对板料边部进行成型，减小了成型后材料内部的残余应力，能够有效预防钢板桩在使用过程中的开裂现象，从而提高了产品的质量，延长了钢板桩的使用寿命，增强了安全性能；
(3)本发明利用侧面挤压辊将材料边部挤压成非等厚锁扣，克服了传统的冷弯钢板桩各部位厚度相同，锁扣部位卡扣不严、无法止水等局限性；
(4)本发明在冷弯工艺中引入了感应加热、挤压辊等辅助设备，集合了冷弯钢板桩低成本高效率和热轧钢板桩截面尺寸更优化的特点。
附图说明
图1是本发明的带锁扣的冷弯钢板桩的示意图；
图2是本发明中侧面挤压辊的立体图；
图3是本发明中过渡板料成型过程的示意图；
图4是本发明中带锁扣的冷弯钢板桩成型过程的示意图；
图5是本发明中的感应线圈的设计原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，本发明的目标产品带锁扣的冷弯钢板桩的示意图如图1所示，其成型过程如图3和图4所示。
具有非等厚锁扣的冷弯钢板桩的成型方法，包括如下步骤：
(1)利用感应加热设备将平板板料两边边部加热至500～900℃，形成塑性良好的成型区域；
(2)利用侧面挤压辊(如附图2所示)对板料边部进行逐道次的挤压，使边部材料沿厚度方向流动，进而成型为所需的非等厚过渡板料(如附图3所示)，挤压道次中每道次的挤压增量为1～20mm，且每道次挤压增量的总和等于总挤压量；
(3)利用成型辊(如附图4所示)将非等厚过渡板料轧制为具有目标截面的非等厚板料；
(4)通过后续的成型道次将具有非等厚锁扣的板料冷弯成具有非等厚锁扣的钢板桩。
在本发明中可以通过调节侧面挤压辊后端的螺丝顶杠(附图2中示出)，来使该侧面挤压辊自由地前后移动；用支撑辊(附图3所示)对过渡板料进行压制，本发明中的侧面挤压辊可以任意调节挤压增量，以根据需要灵活调整成型所需的截面尺寸。
实施方式一：
1)准备长度2000mm、宽度220mm、厚度5.5mm的平板板料，该板料的前端要具有一定的斜度；2)板料以进给速度v在轧辊中前进(对速度v没有特别的限定)；3)板料经过感应线圈(如附图5所示)时，感应线圈以功率P将板料边部加热至温度500℃；4)利用四个道次对板料进行挤压成型，每道次的进给量分别为8mm→5.5mm→4mm→2.5mm；5)过渡板料通过成型辊，得到具有非等厚锁扣的板料；6)通过后续的成型道次将具有非等厚锁扣的板料冷弯成具有非等厚锁扣的钢板桩。
实施方式二：
1)准备长度2000mm、宽度220mm、厚度5.5mm的板料，该板料的前端要具有一定的斜度；2)板料以进给速度v在轧辊中前进；3)板料经过感应线圈(如附图5所示)时，感应线圈以功率P将板料边部加热至温度900℃；4)利用六个道次对板料进行挤压成型，每道次的进给量分别为5mm→4.5mm→4mm→3mm→2.5mm→1mm；5)过渡板料通过成型辊，得到具有非等厚锁扣的板料；6)通过后续的成型道次将具有非等厚锁扣的板料冷弯成具有非等厚锁扣的钢板桩。
本发明和现有技术相比所具有的有益效果在于：
(1)本发明通过感应加热的方法将板料边部加热至高温，板料的塑性有了明显的提高。与传统的冷弯成型工艺相比，显著降低了板料的屈服点，减小材料的成形力，提高了材料的成型性能，一方面，扩大了选用材料的强度级别；另一方面，降低对设备的要求，延长设备的使用寿命，降低了成本；
(2)本发明在高温下对板料边部进行成型，减小了成型后材料内部的残余应力，能够有效预防钢板桩在使用过程中的开裂现象，从而提高了产品的质量，延长了钢板桩的使用寿命，增强了安全性能；
(3)本发明利用侧面挤压辊将材料边部挤压成非等厚锁扣，克服了传统的冷弯钢板桩各部位厚度相同，锁扣部位卡扣不严、无法止水等局限性；
(4)本发明在冷弯工艺中引入了感应加热、挤压辊等辅助设备，集合了冷弯钢板桩低成本高效率和热轧钢板桩截面尺寸更优化的特点。
上述详细说明是针对本发明的可行实施方式的具体说明，上述实施方式并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围。

Claims (10)

1.一种具有非等厚锁扣的冷弯钢板桩的成型方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)利用感应加热设备将平板板料两边边部加热至500～900℃，形成塑性良好的成型区域；
(2)利用侧面挤压辊对板料边部进行逐道次的挤压，使边部材料沿厚度方向流动，进而成型为所需的非等厚过渡板料，挤压道次中每道次的挤压增量为1～20mm，且每道次挤压增量的总和等于总挤压量；
(3)利用成型辊将非等厚过渡板料轧制为具有目标截面的非等厚板料；
(4)通过后续的成型道次将具有非等厚锁扣的板料冷弯成具有非等厚锁扣的钢板桩。
2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述平板板料为长度2000mm、宽度220mm、厚度5.5mm。
3.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，在步骤(1)之前还包括将所述板料以进给速度v在轧辊中前进的步骤。
4.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述感应加热设备为感应线圈。
5.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述步骤(2)中分四个道次对板料进行挤压成型，每道次的进给量分别为8mm→5.5mm→4mm→2.5mm。
6.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述步骤(2)中分六个道次对板料进行挤压成型，每道次的进给量分别为5mm→4.5mm→4mm→3mm→2.5mm→1mm。
7.根据权利要求5所述的成型方法，其特征在于，挤压成型前感应加热设备将所述板料边部加热至温度500℃。
8.根据权利要求6所述的成型方法，其特征在于，挤压成型前感应加热设备将所述板料边部加热至温度900℃。
9.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述步骤(2)中可通过调节侧面挤压辊后端的螺丝顶杠，来使该侧面挤压辊自由地前后移动。
10.一种具有非等厚锁扣的冷弯钢板桩，采用如权利要求1-9之一的成型方法制成。
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